一氧化氮和蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)鮮肉品質(zhì)的影響研究進(jìn)展

劉 瑞，周光宏，張萬剛*

（ 1. 國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心；2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)肉品加工與-質(zhì)量控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3. 江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心江蘇，南京 210095）

一氧化氮和蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)鮮肉品質(zhì)的影響研究進(jìn)展

劉 瑞1,2,3，周光宏1,2,3，張萬剛1,2,3*

（ 1. 國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心；2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)肉品加工與-質(zhì)量控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3. 江蘇省肉類生產(chǎn)與加工質(zhì)量安全控制協(xié)同創(chuàng)新中心江蘇，南京 210095）

肉的成熟指動(dòng)物宰后由肌肉變?yōu)榭墒秤萌獾倪^程，是肉品領(lǐng)域研究的核心問題之一[1]。動(dòng)物屠宰放血后，肌細(xì)胞處于缺血缺氧的環(huán)境中，肌細(xì)胞主要通過糖酵解供能，代謝產(chǎn)生乳酸導(dǎo)致肌細(xì)胞pH下降。與此同時(shí)肌漿網(wǎng)鈣離子的釋放導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度升高，線粒體膜的功能紊亂釋放多種促細(xì)胞凋亡因子而激活細(xì)胞凋亡酶，引發(fā)細(xì)胞凋亡。能量的消耗和鈣離子濃度的提高促使肌肉收縮形成肌動(dòng)球蛋白，開始肌肉的宰后僵直。此過程中熱應(yīng)激蛋白為保護(hù)肌細(xì)胞免受不利環(huán)境的影響，發(fā)揮分子伴侶和結(jié)合蛋白的功能而參與肌細(xì)胞多種生化反應(yīng)。成熟后期鈣蛋白酶和組織蛋白酶等蛋白酶獨(dú)自或協(xié)同發(fā)揮作用，降解肌原纖維蛋白，破壞肌纖維結(jié)構(gòu)，改善肉品品質(zhì)[2]。

鮮肉成熟的本質(zhì)是宰后肌細(xì)胞一系列代謝反應(yīng)的總和，蛋白質(zhì)是參與代謝反應(yīng)的最基本單元。因此，宰后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化影響代謝反應(yīng)進(jìn)程，從而調(diào)控成熟過程中肉品質(zhì)的形成。蛋白質(zhì)的翻譯后修飾是機(jī)體調(diào)控蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的重要途徑，而關(guān)于一氧化氮（NO）及其介導(dǎo)的蛋白質(zhì)亞硝基化在宰后鮮肉成熟過程中的作用卻鮮有報(bào)道，本文主要綜述了國內(nèi)外特別是本實(shí)驗(yàn)室在該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。

1 NO和蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)肉品質(zhì)的影響

肌肉細(xì)胞中NO是通過一氧化氮合成酶（NOS）催化精氨酸向瓜氨酸代謝產(chǎn)生，而動(dòng)物宰后肌細(xì)胞在缺血缺氧的環(huán)境下會(huì)激活NOS而產(chǎn)生NO。在宰后成熟早期的豬肉、雞肉和火雞肉中均可檢測到NOS活性[3]，其活性受成熟時(shí)間和肌肉類型的影響，相對(duì)于豬背部最長肌和腰大肌，半膜肌表現(xiàn)出更高的NOS活性和表達(dá)量[4]，而且有直接證據(jù)表明宰后成熟8天內(nèi)的牛肉中可檢測到NO[5]。

蛋白質(zhì)亞硝基化是指NO通過修飾蛋白質(zhì)的半胱氨酸巰基產(chǎn)生亞硝基硫醇的反應(yīng)，可通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控生理?xiàng)l件下多種生化反應(yīng)，對(duì)肌肉收縮、成肌細(xì)胞分化、葡萄糖攝取等具有重要作用。在肉品質(zhì)方面，現(xiàn)有的研究主要通過調(diào)控動(dòng)物宰前和宰后肌細(xì)胞中NO的水平，研究NO和蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)肉成熟過程中品質(zhì)的影響。早期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)NO釋放劑可顯著提高牛肉的嫩度，而NOS抑制劑降低牛肉嫩度[5]。而宰前注射NOS抑制劑，可顯著提高羊背部最長肌的嫩度，但是對(duì)半膜肌嫩度作用不顯著[6]。而本實(shí)驗(yàn)室首次證明調(diào)控宰后豬背部最長肌中NO的濃度，可以影響其成熟過程中鈣蛋白酶的活性和蛋白質(zhì)降解的水平[7]。

現(xiàn)今對(duì)一氧化氮和蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)肉品質(zhì)的影響機(jī)制還不十分清楚，其可通過調(diào)控宰后能量代謝、鈣離子的釋放及鈣蛋白酶的活性，從而影響肉品質(zhì)的形成。

宰后肌肉的糖酵解指在宰后肌細(xì)胞缺氧環(huán)境下由糖原代謝為乳酸的過程，乳酸的積累導(dǎo)致肌肉pH下降，而宰后pH的下降速率和終值pH對(duì)肉品品質(zhì)如嫩度、保水性和肉色均有重要的影響。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)參與糖酵解的11個(gè)酶在宰后成熟過程中均可被蛋白質(zhì)亞硝基化修飾，其中甘油醛-3-磷酸脫氫酶和磷酸果糖激酶的活性受到亞硝基化修飾的抑制。因此，蛋白質(zhì)亞硝基化修飾可通過調(diào)控宰后能量代謝的程度，影響宰后肌細(xì)胞生化代謝進(jìn)程。

肌肉細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度主要受鈣離子釋放通道（RyR）和肌漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子ATP酶（SERCA）的調(diào)控。SERCA的C344、C349、C364半胱氨酸位點(diǎn)均可被外源性亞硝基化修飾，其位點(diǎn)與磷酸化活性位點(diǎn)D351鄰近，進(jìn)而調(diào)控SERCA的活性和鈣離子的濃度[8]。肉宰后成熟過程中，蛋白質(zhì)亞硝基化可通過對(duì)鈣離子釋放通道的修飾作用，影響肌漿網(wǎng)鈣離子的釋放速度，導(dǎo)致肌肉收縮的程度不同而影響水分在肌肉細(xì)胞的分布，鈣離子的釋放還可以激活鈣蛋白酶降解肌原纖維和骨架蛋白，從而影響宰后肉的嫩化過程。

鈣蛋白酶系統(tǒng)主導(dǎo)的肌原纖維蛋白和細(xì)胞骨架蛋白的降解，是改善宰后肉成熟過程中品質(zhì)的主要因素。由于鈣蛋白酶是半胱氨酸酶，其半胱氨酸易受到活性氮類物質(zhì)的攻擊而抑制鈣蛋白酶活性。本實(shí)驗(yàn)室最新研究顯示位于微摩爾鈣蛋白酶大亞基第49、351、384、592和小亞基第142的半胱氨酸位點(diǎn)均可被亞硝基化修飾，抑制微摩爾鈣蛋白酶的自溶和降解肌原纖維蛋白的能力[9]。因此，蛋白質(zhì)亞硝基化修飾可通過抑制鈣蛋白酶的活性，影響肌原纖維蛋白的降解程度，從而調(diào)控肉成熟過程中品質(zhì)的形成。

2 展望

目前，關(guān)于NO及蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)鮮肉品質(zhì)的影響研究還較少，但是隨著蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)等先進(jìn)技術(shù)手段在肉成熟領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，可通過鑒定宰后成熟過程中亞硝基化修飾的蛋白，應(yīng)用生物信息學(xué)手段進(jìn)行生物本體分析和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)分析，深入探討蛋白質(zhì)亞硝基化在肉成熟過程中的作用機(jī)理，拓展和豐富鮮肉成熟的理論。

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10.19556/j.0258-7033.2017-04-001

國家自然科學(xué)基金，蛋白質(zhì)亞硝基化對(duì)豬肉持水力的作用機(jī)理研究(31571853)作者簡介：劉瑞(1991-)，男，博士在讀研究生，研究方向：肉品質(zhì)量與安全控制，E-mail: paulliurui@gmail.com

*通訊作者：張萬剛(1977-)，教授，博導(dǎo)，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工與質(zhì)量控制，E-mail: wangang.zhang @njau.edu.cn